Технология | Елді-мекендерді автоматтандырылған есепке алу және бақылау жүйесін әзірлеп электрмен жабдықтау

Кіріспе
Соңғы жылдары кіші және орта кәсіпорындардың саны және электр жүктемесі өскендеріне байланысты, электрмен жабдықтау сенімділігінің талаптары өседі.
Осыған байланысты, кәзіргі уақытта трансформаторлық қосалқы бекеттердың көбісі қажетті электр қуатын өткізе алалмайды және өлардың беріп жатқан электр энергиясының сапасы өте төмен.
Айтылған сөзге байланысты бұл дипломдық жобада трансформаторлардың қорғану сұрақтарын ойластырып жасап,Алматы облысының Жамбыл ауданының «Белбұлақ» ауылындағы жабдықтауды жобалауға мақсат қойылған.
Қарастырылып отырған жобаның тақырыбы «Энергияны үнемдеу және автоматтандыру» кафедрасында қарастырылып жобалауға ұсынылған.
Диплом жұмысын орындау үшін диплом тәжірибесінде жинаған материалдар сызбалар құрылғылардың сипаттамалары және басқа қажет ақпарат қолданған.
Дипломның құрылысы құрған кезде ауылшаруашылығын электрмен жабдықтау бойынша дипломдық жобаны орындауға арналған әдістемелік ұсыныстар қолданған.
Жобалардың тақырыптары қазіргі талаптарға сай барынша ауыл шаруашылығының нақты жағдайларына жақындатылған.
«Белбұлақ» ауылының жүктемелік қуатының өсуіне байланысты 35/10 кВ трансформаторлық қосалқы бекетінің кеңейтуіне дипломның негізі болып саналады. Мұнда бөліктері электр жүктеменің есебіне кернеу ауытқуын табуына трансформатордың типін таңдауына қысқа тұйықталу тоғының есебін шығаруына электр қондырғыларың таңдауына және релелік сұлбалалары құрастурына арналған.
Дипломдық жобаның міндетті бөлігі болып табылатын – арнаулы мәселе және экономика жасалған, еңбекті , азаматтық қорғау және электр жабдығын эксплуатациялаудың қауіпсіздік жолдары көрсетілген.
1 Ауданның және электрмен жабдықтау жүйесінің қысқа сипаттамасы
Алғашқы оптоталшықты желілер 30 жыл бұрын пайда болған және ең алдымен, қорғаныс ведомстволарының алдында тұрған міндеттерді шешу үшін қолданылды. Бірінші онжылдықта әзірленген жүйелер, телефондық желілер мен әскери қосымшаларда сұранысқа ие, көпмодолы талшықты градиент деректерін жіберу үшін пайдаланылатын, ал деректер бірінші терезе мөлдірлігінде - 800 ден 900 нм толқын ұзындығында берілген.
Келесі кезең бiрмодолы талшыққа көшуге және жаңа терезе мөлдірлігі дамуымен байланысты болды - 1300 нм толқын ұзындығы айналасында. Бірмодолы талшыққа өту жылдамдықты арттыруға және ең көп ара қашықтықта деректерді жіберуге мүмкіндік берді. Оптикалық сандықтар дәстүрлі қысқатолқынды және спутниктік деректерді тарату жүйелерін ауыстыруға келді. 80-ші жылдар басында сол уақыттарда рекордтық деректер жіберу жылдамдығына - 45 және 90 Мбит / с-ке қол жеткізілді.
Ал 80-ші жылдардың ортасында технология оптоталшықты және электронды-оптикалық құрылғыларды жасау жетістіктері жеке пайдаланушыларды және ұйымдарды қосу үшін 10 шақырым ара қашықтықтар шегінде талшықты пайдалануға мүмкіндік берді.
Алғашқы тарату желісі екі нүктелі болды, бірақ 80-жылдардың соңында алғашқы (PON) пассивті-оптикалық жүйелер әзірленді, "нүкте-көпнүкте" топологиясын іске асыруға мүмкіндік беретін белсенді желілік элементтерді пайдаланбайды. Сол кезде АҚШ-та, солай Еуропада да алғашқы пилоттық сынау басталды.
Қазір пассивті оптикалық желілердін жарқын болашағы ешкімге күмән тудырмайды. Осы технологияның пайда болуы, желілердін тұрғызылу ұстанымдарына жаңаша қарауға мәжбүрлейді.
Көпталшықты кабельдер орнына, нәтижесінде ондаған немесе тіпті жіздеген оптоталшықты ширатуға, нәтижесінде төсеу және орнату қиын, азталшықты желі келеді.
Талшықты-оптикалық байланыс желісі (ТОБЖ) – бұл жіберу жүйесінің түрі, оптикалық диэлектрлік волновод арқылы ақпарат берілген кезде, "оптикалық талшық" деген атаумен белгілі . Талшықты-оптикалық желі – бұл ақпараттық желі, тораптардын арасындағы элементтерді байланыстыратын талшықты-оптикалық байланыс желісі. Талшықты-оптикалық желілер технологиясы талшықты оптикадан басқа мәселелерді, сонымен қатар электрондық тарату жабдықтарына қатысты сұрақтарды, оны стандарттау, хаттамалар жіберу, желі топологиясының сұрақтарын және желілерді құратын жалпы сұрақтарды қамтиды.
ТОБЖ арқылы ақпарат жіберу мыс кәбіл арқылы жіберуге қарағанда бірқатар артықшылықтары бар. Оптикалық байланыс желіге ақпаратты қарқынды енгізу салдары, сигнал таралу ерекшеліктерінен туындайтын оптикалық талшықтың артықшылықтары болып табылады.
РON (Passive Optical Network – пассивті оптикалық желі) – бұл тез дамушы отбасы, перспективалық технологияларда оптикалық талшықтарды қолдана отырып, кеңжолақты мультисервистік қатынау. РON технологиясының мәні атауында орналасқан және оның бөліп тұратын желісі белсенді компоненттерді қолдануынсыз орнатылуында болып табылады: бірталшықты оптикалық байланыс желісінен оптикалық сигналды бөлу пассивті оптикалық қуат тармақтаушылар – сплиттерлер көмегімен жүзеге асырылады.
Кез-келген пассивті оптикалық желінің құрылымы үш негізгі элементтерден – OLT станциялық терминалдан, пассивті оптикалық тармақтаушылардан және ONT абоненттік терминалынан тұрады. OLT терминалы PON желісінің сыртқы желілермен өзара іс-қимылын қамтамасыз етеді, ал ONT-да абоненттер жағымен өзара іс-қимылына қажет ететін интерфейстері бар.
PON технологиясының басты артықшылықтары бұл:
- желі құрудың бағасының жоғары болмауы;
- келешекте тарату инфрақұрылымының құрылуы;
- желіге техникалық қызмет көрсету және төмен шығындарды пайдалану;
- сенімділік;
- бірте-бірте желісін ұлғайту мүмкіндігі; - жоғары икемділік.
1 РОN технологиясы
1.1 РОN технологиясының пайда болу тарихы
Мамандардың айтуы бойынша PON технологиясының жасалуы өткен ғасырдың 80 жылдары British Telecom зертханасында басталды.Бірнеше жыл өткен сон ҰЛЫБританияда (1987ж) тесттік сынақтар өткізілді. Әрі қарай PON технологиясы белсенді түрде жақсарып дамиды.Көптеген жаңа мүшелер, операторлар сияқты жабдықтарды өндірушілерде оған 1990 жылдың аяғында кірді.
PON технологиясында 1995 жылы қабылданған,7 компаниядан тұратын топ(British Telecom, NTT, KPN, France Telecom, Deutsche Telecom, Telefoniсa және Telecom Italia)бір оптикалық талшық арқылы бірнеше қызмет орындауға болатын ойды іске асыру үшін концорциум қурылды. Бұл ұйым, халықаралық электробайланыс одағын қолдауымен FSAN (ағылшын.Full Service Access Network) деген атқа ие болды. FSAN мақсаты ортақ ұсыныстар жасайтын және PON жабдығының талаптарына сай, жабдық өндірушілер мен операторлар бирге орындай алатын бәсеке нарығында PON жүйесін қолдану.
2000 жылдың қазан айында LMSC (LAN/MAN Standards Committee) IEEE комитеті арнайы EFM (Ethernet in the First Mile) 802.3ah комиссиясымен көптеген эксперттердің қалауын жүзеге асыратын PON желісінің сәулеті арқылы қазіргі кезде көп қолданатын Ethernet желісін құрды.Сонымен қатар EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance) құрылымы болып жатып,2001 жылдың желтоқсан айында бітті. Нақты EFMA мен EFM комиссиялары стандарт ушін бір-бірінің толықтырып және тығыз жұмыс жасайды.
Егер EFM техникалық сұрақтар мен стандарттар жасауына көп мән берсе IEEE ішінде,онда EFMA негізінен жаңа технологияларды пайдалану, өнеркәсіптік және коммерциялық аспектілері зерттейді. 2011 жылдың қараша айында FSAN 26 оператор және 50 өндірушіден тұрды.
FSAN жұмысының нәтижесінде PON стандарттары пайды болды:
а) ITU-T G.983:
1) АРОN (АТМ Раssive Орtical Network);
2) ВРОN (Broadband РОN);
ә) ITU-T G.984:
1) GРОN (Gigabit РОN);
б) IEEE 802.3ah:
1) ЕРОN немесе GEPON (Ethernet РОN);
в) IEEE 802.3av:
1.2 РОN технологиясының сипаттамасы
Оптикалық желілер екі топқа бөлуге болады- активті және пассивті. Қатынау торабы және активті желі жабдықтың соңғы пайдаланушының арасындағы кез келген активті жабдықтары бар(мысалы, регенератор немесе коммутатор). Пасивті желіде активті жабдық жоқ, яғни желісі пассивті компоненттерден ғана тұрады. Әдетте пассивті компоненттердін келесі түрлері (оптикалық талшықты қоспағанда): талшықты-оптикалық қосқыштар, тармақтаушылар және WDM мультиплексорлары қолданылады.
PON архитектурасының негізгі идеясы – көптеген ONU абоненттік қондырғыларына ақпаратты жіберу және олардан ақпаратты қабылдау үшін бір ғана OLT қабылдау-жіберу модулін қолдануы. Абоненттік тораптардын саны, бір OLT қабылдау-жіберу модуліне қосылған, қуаттың бюджеті және қабылдау-жіберу қондырғысының ең жоғарғы жылдамдығы қаншалықты мүмкіндік берсе, соншалықты үлкен болуы мүмкін. OLT-дан ONU-ға ақпарат жіберу үшін - тікелей (шығатын) ағынын, ереже бойынша, 1550 нм толқын ұзындығын пайдаланылады. Керісінше, әр түрлі абоненттік тораптардын деректер ағындары орталық торабта, бірлесіп кері (кіретін) ағынды құратын, 1310 нм толқын ұзындығында беріледі. OLT және ONU-да шығыс және кіріс ағындарды бөлетін, WDM мультиплексорлары енгізілген.
PON желісінің түрі қысқартылған PON алдында қосымша әріппен белгіленеді. PON желілерінің ең көп таралғаны болып табылады:
 APON (ATM PON - пассивті оптикалық желі, ATM технологиясын қолнадатын);
 BPON (Broadband PON – кеңжолақты пассивті оптикалық желі);
 GPON (Gigabit-capable PON - пассивті оптикалық желі, гигабитті деректер жіберу жылдамдығын қамтасыз ететін);
 EPON (Ethernet PON - пассивті оптикалық желі, Ethernet технологиясын қолнадатын).
PON (Passive optical network, пассивті оптикалық желі) – пассивті оптикалық желілер технологиясы.
PON технологиясы орталық түйін мен магистральға қосылуды қамтамасыз ететін(SDH/ATM),абонеттік түйін арасында толық пассивті оптикалық желінің топологиясы бұтақ тәріздес құрылады. Бұтақтың аралық түйіндерде шағын пассивті оптикалық тармақтаушылар(сплиттерлер)орналасады,қорек көзі мен күтімді қажет етпейді.
PON – пассивті оптикалық тармақтартаушылар технологиясы. PON – бұл оптика бойынша“соңғы миль” шешімін таба алатын технология. Оның мәні мынада: магистральға қосылуды қамтамасыз етеді,орталық түйін мен абоненттік түйіндер арасында топологиясы бұтақ тәріздес толық пассивті оптикалық желі құрады.
1.1 - сурет – РОN желісінің жұмыс істеу принціпі
Бұтақтың аралық түйіндерде шағын пассивті оптикалық тармақтаушылар(сплиттерлер)орналасады,қорек көзі мен күтімді қажет етпейді.
Сплиттерлер-пассивті оптикалық құрылғы,оптикалық сигналдардың қуатын бөліп-қосу ушін арналған. Сплиттерлер төмен деңгейдегі шығындармен,кең өткізу қабілетімен,тұрақтылығымен және жоғары сенімділігімен сипатталады.Оптикалық тармақтаушылар(сплиттерлер)ақпарат жіберу желісінде, CATV телевизиялық сигналдардың жіберу желісінде,оптикалық бөлгішті оптикалық сигналдардың мониторинг параметрлеріне қолдануға болады,өлшеуіш жабдықпен бирге,оптикалық тармақтаушылардың(сплиттерлер)қолдануы GEPON желісіне алынды.
PON желілерінің қасиеттері:
 бұтақ тәрізді бір талшықпен жіберетін екі толқын сәулеті ұзындығында бір-біріне қарама-қарсы: 1550 нм (орталық тораптан абонентке, шығатын ағын) және 1310 нм (абоненттен орталық торапқа, кіретін ағын);
 бұтақтың аралық түйіндерде, пассивті оптикалық тармақтаушылар орналасады;
 TDMA пайдалану әдісін қолдану абонеттер арасындағы өткізі жолағын икемді бөледі;
 бір талшыққа, орталық тораптан келетін (OLT), 32 абоненттік торапқа дейін қосуға болады (ONT) ;
 ен үлкен қашықтық 20 километр құрайды.
PON құрылысына «нукте-көпнукте»топологиясын қолданады және оның құрылымы ағаш тәрізді.
Бір талшықты – оптикалық сегмент бір ғана қабылдағыш-таратқыш орталық торапқа жалғанады (“нукте-нукте”топологиясынан бөлек)сондай-ақ,қондырғының бағасын тиімді болуына маңызы бар.
Бір талшықты – оптикалық PON желісінің сегменті 32 абоненттік торапқа дейін қамтиды 20 км қашықтыққа дейін,ал EPON/BPON технологиялары ушін 20 км және GPON технологиясы үшін 60 км қашықтыққа 128 абоненттік торапты қамтиды. Әрбір абоненттік торап жай тұрғын уйге немесе офис ғимаратына есептелген және өз кезегінде 100 абонентке дейін қамтиды.Барлық абоненттік тораптар терминалды болады және өшірілуі немесе біреуінің немесе бірнеше абонеттік тораптын қатардан тыс шығуы басқалардын жұмыс істеуіне әсерін тигізбейді.
Кез-келген пассивті оптикалық желінің құрылымы үш негізгі элементтерден – OLT станциялық терминалдан,пассивті оптикалық тармақтаушылардан және ONT абоненттік терминалынан тұрады. OLT терминалы PON желісінің сыртқы желілермен өзара іс-қимылын қамтамасыз етеді,ал ONT-да абоненттер жағымен өзара іс-қимылына қажет ететін интерфейстері бар.
Шығатын ағын орталық туйіннен абонеттерге 1550 нм толқын ұзындығымен және 622 Мбит/с жылдамдықпен келеді. 1.2-суретте шығатын ағынның сұлбасы көрсетілген.
1.2 – сурет – Шығатын ағын (downstream)
Кіретін ағындар абоненттерден бірнеше уакыт бөлігін пайдалану (TDMA) хаттамасын қолдануымен 1310 нм толқын ұзындығымен келеді. 1.3-суретте кіретін ағынның сұлбасы көрсетілген.
1.3 – сурет – Кіретін ағын (upstream)
PON технологиясы орталық түйін мен магистральға қосылуды қамтамасыз ететін,абонеттік түйін арасында толық пассивті оптикалық желінің топологиясы бұтақ тәріздес құрылады. Бұтақтың аралық түйіндерде шағын пассивті оптикалық тармақтаушылар(сплиттерлер)орналасады,қорек көзі мен күтімді қажет етпейді.
PON маңызды артықшылықтарының бірі — қолданушыға барлық қызметтерге (дауыс, интернет, телевидение) бір оптикалық талшық қолдану арқылы мумкіндік береді.
PON архитектурасының артықшылығы:
 аралық активті түйіндердін болмауы;
 орталық түйіндегі оптикалық қабылдағыш-таратқышты үнемдеу;
 талшықты үнемдеу;
 жеңіл жана абоненттерді қосу және ыңғайлы қызмет көрсету (қосу,өшіру және бір немесе бірнеше абоненттердің істен шығуы басқалардын жұмыс істеуіне еш әсер етпейді).
1.3 РОN технологиясының түрлері
1.1-кестеде РОN технологиясының түрлері мен стандарттары көрсетілген.
1.1 – кесте – РОN технологиясының түрлерін салыстыру
Сипаттамалары АРОN (ВРОN) EPON GPON GЕРОN
Стандарт ITU-T G.981.x IEEE 802.3ah ITU-T G.984.x IEEE 802.1ah
Стандарттың қабылданған күні қазан 1998 шілде 2004 қазан 2003 қыркүйек 2004
Жіберу жылдамдығы(Мб/с) 155/622/1244
155/622 1000/1000 1244/2488
155/622/1244/2488 1250/1250
Сызықты кодтары NRZ 8B/10B NRZ 8B/10B
Бөлу коэффициенті 32 64 64-128 64
Максималды тарату қашықтығы(км) 20 20 60 20
Базалық хаттама ATM Еthеrnеt SDH Еthеrnеt
1.3.1 АРОN/ ВРОN технологиясы
90-шы жылдардың ортасында, АТМ хаттамасы (QoS) соңғы абонеттер арасындағы қызметінің сапасының жарамдылығына кепілдік береді.Сол себепті FSAN мультисервистік қызметті PON желісіне кепілді жеткізуіне қамтамасыз ету ушін АТМ технологиясын тандайды.1998 жылдың қазан айында МСЭ-Т G.983.1 стандарты пайда болады(PON технологиясы көлік негізінде АТМ ұяшықтарын қолданады)- APON технологиясы деген атқа ие болды. APON желісінің жіберу жылдамдығы-622 Мбит/с дейін.2001 жылдың наурызында G.983.3 келесі ұсынысы BPON (Broadband)деген ұғымға және PON стандартына жаңа мәндер қосады ;
Әртүрлі бағдарламалар жіберу(дыбыс,видео,мәліметтер)-бұл нақты өндірушілерге рұқсат берді OLT-да магистральды желілерге қосылу ушін қажетті интерфейстерді қосуға және ONU-да абонеттерді қосуға;кеңейтілген спектр диапозонына- басқа толқын ұзындықтарына біреуіне немесе сол PON бұтағында ғана қосымша қызметтерге мүмкіндік ашады,мысалы кең хабар тарату телевидениясы үшінші толқын ұзындығында(triple play).
Осындай стандарттармен кеңейтілген АPON-ға BPON (Broadband PON)деген ат беріледі.
ВPON рұқсаттама тармағының сәулетін әр түрлі қолдайды: Fibre to the Home (FTTH), Home Building/Curb (FTTВ/С) тағы Fibre to the Cabinet (FTTСab). Әдетте Fibre to the Business (FTT Business) және Fibre to the Home (FTTH)қолданылады. Олардың айырмашылығы,біреуіне қарағанда екіншісі пайдаланушыға көп қызмет жасайды және екіншіге қарағанда көбірек функциялар ұсынады. 1.4-суретінде ВPON технологиясының рұқсаттама тармағы негізінде сұлбасы көрсетілген.
1.4 – сурет – Басқару жүйесінің жұмыс істеу схемасы
Бұл жерде 1.4-суретте ОСД басқару жүйесінде басқару торабы арқылы жұмыс істейді және оптикалық блоктар,(ОМСІ-ONT Management Control Interface) тексеру арқылы көрсетіледі, басқаша айтқанда басқарушы (ONT және OLT блоктарында көрсетіледі суретте толық нүктелер және олардың ішінде – басқару және тексеру арнасы – үзілген сызықпен белгіленген).....